Question

4．光呼吸是指綠色植物在光照情況下吸收O₂，將葉綠體中的五碳化合物分解產(chǎn)生CO₂的過程．光呼吸是一個(gè)“耗能浪費(fèi)”的生理過程，因此，抑制植物的光呼吸可實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的增產(chǎn)．如圖為光呼吸和光合作用的關(guān)系圖，請(qǐng)回答下列問題：

（1）光合作用過程中，羧化反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)（填具體部位）．分析題圖可知，與光呼吸有直接關(guān)系的細(xì)胞器為葉綠體、線粒體．光呼吸發(fā)生的條件是光照、高O₂含量和低CO₂含量等．
（2）結(jié)合光合作用過程分析，圖中五碳化合物主要來自三碳化合物的還原（或C₃的還原）（填過程）．研究表明，當(dāng)葉綠體內(nèi)CO₂含量降低、O₂含量升高時(shí)，光呼吸增強(qiáng)，葉綠體中高含量的O₂主要來自葉綠體（或基粒）的類囊體薄膜（填具體部位）．    
（3）科研人員利用玉米和大豆探究光呼吸抑制劑亞硫酸氫鈉對(duì)兩者的增產(chǎn)效果．
①若在玉米田中套種大豆，套種后的玉米田群落中的植物存在分層現(xiàn)象，這種分層現(xiàn)象屬于群落空間結(jié)構(gòu)中的垂直結(jié)構(gòu)，有利于提高光能的利用率．
②亞硫酸氫鈉可通過改變二碳化合物（乙醇酸）氧化酶的空間結(jié)構(gòu)來抑制該II的活性，從而抑制光呼吸的進(jìn)行．已知噴灑的亞硫酸氫鈉溶液的濃度遠(yuǎn)大于植物葉肉細(xì)胞中亞硫酸氫鈉的濃度，這時(shí)亞硫酸氫鈉進(jìn)入葉肉細(xì)胞不需要（填“需要”或“不需要”）消耗ATP．
③研究表明，亞硫酸氫鈉也能促進(jìn)色素對(duì)光能的捕捉，噴施1mmol/L的亞硫酸氫鈉溶液后，大豆釋放氧氣的量增多（填“增多”“減少”或“不變”），原因是光能利用增加，水的光解加快，產(chǎn)生的O₂增多．

Answer 1

分析 1、光呼吸（英語(yǔ)：Photorespiration）是所有行光合作用的細(xì)胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過程．它是光合作用一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)．過程中氧氣被消耗，并且會(huì)生成二氧化碳．光呼吸約抵消30%的光合作用．因此降低光呼吸被認(rèn)為是提高光合作用效能的途徑之一．但是人們后來發(fā)現(xiàn)，光呼吸有著很重要的細(xì)胞保護(hù)作用．
2、群落結(jié)構(gòu)是由群落中的各個(gè)種群在進(jìn)化過程中通過相互作用形成的，包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)．（1）垂直結(jié)構(gòu)：指群落在垂直方向上的分層現(xiàn)象．植物分層因群落中的生態(tài)因子-光的分布不均，由高到低分為喬木層、灌木層、草本層；動(dòng)物分層主要是因群落的不同層次的食物和微環(huán)境不同．（2）水平結(jié)構(gòu)：指群落中的各個(gè)種群在水平狀態(tài)下的格局或片狀分布．影響因素：地形、光照、濕度、人與動(dòng)物影響等．意義：提高了生物利用環(huán)境資源的能力．

解答 解：（1）光合作用過程中，羧化酶催化二氧化碳和五碳化合物生成三碳化合物，反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì)．光呼吸是所有行光合作用的細(xì)胞（該處“細(xì)胞”包括原核生物和真核生物，但并非所有這些細(xì)胞都能運(yùn)行完整的光呼吸）在光照和高氧低二氧化碳情況下發(fā)生的一個(gè)生化過程．它是光合作用一個(gè)損耗能量的副反應(yīng)．過程中氧氣被消耗，并且會(huì)生成二氧化碳．光呼吸約抵消30%的光合作用．與光呼吸有直接關(guān)系的細(xì)胞器為  葉綠體、線粒體．
（2）結(jié)合光合作用過程分析，三碳化合物的還原（或C₃的還原）一部分生成糖類等有機(jī)物，一部分還原生成五碳化合物．研究表明，當(dāng)葉綠體內(nèi)CO₂含量降低、O₂含量升高時(shí)，光呼吸增強(qiáng)，葉綠體中高含量的O₂主要來自葉綠體（或基粒）的類囊體薄膜水的光解．
（3）①群落的空間結(jié)構(gòu)包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)．垂直結(jié)構(gòu)中種群具有明顯的分層現(xiàn)象，有利于提高了光能的利用率．
②亞硫酸氫鈉能夠抑制乙醇酸（光呼吸的中間產(chǎn)物）氧化酶的活性，即改變了該酶的空間結(jié)構(gòu)，從而抑制了光呼吸的進(jìn)行．物質(zhì)由高濃度向低濃度一側(cè)運(yùn)輸時(shí)屬于被動(dòng)運(yùn)輸，該過程中不需要消耗能量．
③NaHSO₃作用于葉綠體的類囊體或基粒，促進(jìn)色素對(duì)光能的捕捉．色素吸收光能，并將光能傳遞給水光解和用于ATP合成．噴施1mmol/L NaHSO₃溶液后，大豆釋放氧氣的量將增多．
故答案為：
（1）葉綠體基質(zhì)    葉綠體、線粒體         光照、高O₂含量
（2）三碳化合物的還原（或C₃的還原）       葉綠體（或基粒）的類囊體薄膜
（3）①垂直   光能的利用率（答案合理即可給分）  
 ②空間結(jié)構(gòu)  不需要  
③增多   光能利用增加，水的光解加快，產(chǎn)生的O₂增多

點(diǎn)評(píng) 本題考查光合作用和光呼吸的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的識(shí)圖能力和理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，準(zhǔn)確判斷問題的能力，屬于考綱理解層次的考查．